[发明专利]一种偏压隧道初期支护参数的量化设计方法有效
| 申请号： | 201110286713.5 | 申请日： | 2011-09-23 |
| 公开（公告）号： | CN102392658A | 公开（公告）日： | 2012-03-28 |
| 发明（设计）人： | 施成华;彭立敏;雷明锋;杨伟超;刘正初 | 申请（专利权）人： | 中南大学 |
| 主分类号： | E21D11/10 | 分类号： | E21D11/10;E21D20/00;G06F17/50 |
| 代理公司： | 长沙市融智专利事务所 43114 | 代理人： | 邓建辉 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 国省代码： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 偏压 隧道 初期 支护 参数 量化 设计 方法 | ||
1.一种偏压隧道初期支护参数的量化设计方法，其特征在于：隧道施工过程中初期支护的破坏性态主要是剪切破坏，按抗剪破坏对偏压隧道的初期支护参数进行设计，不考虑二次衬砌的抗剪支护作用，隧道施工过程中的抗剪支护阻力完全由初期支护体系承担。
2.根据权利要求1所述的偏压隧道初期支护参数的量化设计方法，其特征在于：偏压隧道施工过程中的剪切滑移力按照极限分析方法进行求解：
选取隧道左半侧进行受力分析，对多边形AA1O1O2进行受力分析有：
水平方向有：
(1)
竖直方向：
(2)
Ti＝c+/Ni tanφ(i＝0，1) (3)
式中：T0——隧道中线处所受到的剪切力；
N0——隧道中线处所受到的水平压力；
T1——滑裂面AA1上所受到的剪切力；
N1——滑裂面AA1上所受到的压力；
τ10——滑块O1A1A2对滑块AA1O1O2的剪力；
N10——滑块O1A1A2对滑块AA1O1O2的压力；
G0——滑块AA1O1O2的重力；
θ2——∠DO1D1的大小；
b——隧道开挖宽度；
f——隧道开挖弧形高度；
γ——围岩的重度；
c——围岩粘聚力；
——四边形AA1O1O2的面积；
对于滑块AiO1Ai+1(i＝1，2，Λ，m)进行受力分析有：
水平方向：
竖直方向：
Ti＝c+Ni tanφ(i＝2，Λ，m)(8)
Ni，j＝Nj，i τi，j＝τj，i(9)
对滑块AmO1DD1进行受力分析有：
水平方向：
竖直方向：
对滑块DDiDi+1(i＝m，Λ，m+n-1)进行受力分析有：
水平方向：
竖直方向：
对ΔDDn-1F进行受力分析有：
水平方向：
Tm+nsinαm+n+τm+n-1，m+nsinβm+n+Nm+n-1，m+mcosβm+n＝Nm+ncosαm+n (15)
竖直方向：
Nm+nsinαm+n+Tm+ncosαm+n+τm+n-1，m+ncosβm+n＝Nm+n-1，m+nsinβm+n+Gm+n (16)
式中：Gi——滑块AiO1Ai+1的重力；
——滑块AiO1Ai+1的面积；
Ni，j——滑块j受到对滑块i的压力；
τi，j——滑块j受到对滑块i的剪力；
Ti+1——滑裂面AiAi+1上所受到的剪切力；
Ni+1——滑裂面AiAi+1上所受到的压力；
联立以上方程组进行求解，即可求得潜在滑移面的剪切滑移力。
3.根据权利要求1所述的偏压隧道初期支护参数的量化设计方法，其特征在于：初期支护的抗剪支护阻力由组成初期支护体系的锚杆、喷射混凝土、钢架所提供的抗剪支护阻力进行叠加得到：
喷射混凝土的支护阻力可如下确定，设沿喷层剪切面的抗剪阻力为ps，则：
式中：αs、τs、ds——喷层的剪切角、抗剪强度及厚度；
钢架即钢筋网、钢拱支撑的支护阻力可根据同样的方法求出，即
式中：αst、τst、Fst——喷层内钢材的破坏剪切角、抗剪强度及每米隧道的钢材当量面积；
锚杆所提供的支护阻力pA计算如下：
设锚杆间距为e和t，则锚杆的平均径向支护阻力qA为
式中：FA——锚杆断面积；
σA——锚杆抗拉强度；
如若为砂浆锚杆，则可能沿孔壁粘结破坏，故用下式计算：
式中：A——锚杆的抗拔力。
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